再电气化进程在能源转型下的趋势特征和发展路径研究

当前世界范围内的能源危机和环境危机日益凸显，第三次能源革命正在孕育和发展，推动人类能源利用从以化石能源为主向以清洁能源为主进行战略转型。电力作为清洁、高效、便捷的二次能源，在各国能源转型中的作用日益显著。

一、新一轮能源转型下的电气化趋势特征

人类进入电气化时代以来，能源转型和电气化进程同步发展，两者日益密切、不可分割。对比研究美、英、日、德、法等OECD国家和金砖五国为代表的发展中国家电气化历史进程，在能源生产侧，电气化水平(发电用能占一次能源消费比重)经过前期快速提升，近期进入平稳发展阶段。其中发达国家普遍高于发展中国家，且能源构成中煤炭、水能、核能等占比高的国家(如中国、印度、巴西、法国等)，电气化水平提升速度较快。

在能源消费侧，终端电气化水平(电能占终端能源消费比重)长期保持“稳步提升”态势。其中发达国家普遍高于发展中国家，但增速明显放缓，新兴市场国家快速提升。

图1 主要国家能源生产侧电气化水平

图2 主要国家能源消费侧电气化水平

未来，随着全球范围内清洁能源的规模化生产利用与电能的深度广泛替代，电气化发展趋势将主要呈现三方面趋势：

(一)发展中国家工业化与全球信息化推动电力需求“再”度较快增长。进入21世纪以来，OECD等发达国家经济发展进入后工业化阶段，全球能源消费总量保持相对平稳。未来，随着我国、印度等发展中国家工业化进程的持续推进，经济结构与产业结构深度调整，电能作为清洁高效的动力源，需求将保持较快增长。同时，全球正处于信息化发展的重要阶段，“大云物移”技术的应用以电能为重要载体，社会生产新模式、新业态将促使对电能的需求不断提升。

(二)新能源规模化开发利用促进能源结构“再”次调整。化石能源的大规模开发利用，满足了人类工业化进程中快速增长的用能需求，但生态环境也遭受了较严重的污染。未来，随着风电和太阳能发电等技术逐渐成熟、成本逐渐下降，大规模新能源发电利用将降低系统供应成本，推动能源生产侧电气化水平的提高。

(三)电能的替代竞争力增强激发用电潜力“再”度释放。进入电气时代以来，电动机的推广应用挖掘了各领域的用电潜力。未来，随着工业领域智能制造与自动化生产的不断升级，交通领域电动汽车与电气化铁路的潜力释放，商业领域信息通信等第三产业的规模扩大，电能替代的潜力和规模巨大。零边际成本的新能源大规模使用将带动用电成本下降，电能的替代优势逐步凸显，推动电能在能源消费侧的深入广泛利用，电气化水平将实现快速上升。

因此，当前世界范围内的全球协作化、共享融合化、互联信息化、工业现代化、清洁低碳化将助推电气化进程进入新一轮更高层次、更加泛在的发展阶段，即“再电气化”阶段。在生产侧，预计2030年发电用能占一次能源消费比重将达到40%;在消费侧，预计2040年前后电能占终端能源消费比重将突破30%的“天花板”。

图3 全球电气化进程发展趋势研判

二、我国“再电气化”发展路径研究

中国作为世界上最大的发展中国家和“以煤为主”的能源生产及消费大国，在此轮能源转型中，将面临资源禀赋、环境保护、技术瓶颈等诸多困难和障碍。特别是目前中国经济发展进入“新常态”，能源需求放缓，在以煤为主的庞大存量空间和趋窄的增量空间进行结构优化调整，需要更好地进行转型路径顶层设计。

从适应“再电气化”发展要求看，我国可再生能源资源丰富，新能源发电装机规模、产业规模位居世界前列，具有提高生产侧电气化水平的基础;同时，我国工业燃煤小锅炉众多，燃油占交通用能比重近90%，居民生活领域的化石能源直接利用占比约60%，具有提高消费侧电气化水平的空间。未来，需要重点推进生产侧的“绿色电气化”、消费侧的“广泛电气化”、以及系统侧的“智能电气化”。

图4 我国电气化发展路径

(一)绿色电气化：通过大力发展非化石能源，逐步实现对化石能源的增量替代和存量替代，稳步提高生产侧电气化水平。

2030年优先实现增量清洁替代。2020～2030年，能源需求增长约9亿吨标准煤，其中非化石能源能够提供近5亿吨标准煤，贡献率超过54%;电力需求增长约2.8万亿千瓦时，其中非化石能源能够提供约1.6万亿千瓦时，贡献率超过57%。生产侧电气化水平超过54%。

图5 2030年新增能源与新增电力供应结构

2050年实现存量清洁替代。2030～2050年，能源结构和电源结构持续优化，2050年非化石能源在能源需求总量和电力需求总量中的贡献率分别超过50%和70%，生产侧电气化水平超过66%。

图6 2050年能源供应结构与电力供应结构

(二)广泛电气化：不断拓展电能在终端能源消费中利用的广度和深度，提高电能对煤炭、油气等化石能源的替代力度，按照“先工业，后交通、商业、居民”的顺序推进电能替代，提高消费侧电气化水平。

2030年前电能成为终端能源消费的主体。2015～2030年，电能消费增加5.5亿吨标准煤，油气消费合计增加5.5亿吨标准煤，煤炭消费减少3.6亿吨标准煤，下降27%。2030年消费侧电气化水平超过30%，电能超越煤炭成为终端消费主体能源。工业部门仍是我国电气化水平提升的主要驱动，对电量增长的贡献率约40%，居民、交通、商业分别为25%、17%、10%。

图7 2030年、2050年终端能源消费结构

2050年电能的终端能源消费主体地位持续巩固。2030～2050年，电能消费增加3.7亿吨标准煤，天然气消费增加1.8亿吨标准煤，石油消费下降2.2亿吨标准煤，煤炭消费再减少3.6亿吨标准煤，降至6.2亿吨标准煤。2050年消费侧电气化水平超过40%。工业部门用电量下降，居民、交通、商业成为电气化水平提升的主要驱动，电量增长贡献率分别为52%、42%、39%。

(三)智能电气化：绿色电气化带来的新能源规模化发展、电力电子元件的大量采用以及广泛电气化带来的负荷多元化特征，使得电力系统运行机理发生深刻变化，安全稳定运行面临巨大挑战。通过推动以“大云物移”为代表的现代信息技术、人工智能技术与能源电力行业深度融合，优化大电网安全稳定控制能力，增强源网荷之间的友好互动。

突破关键技术。遵循大电网运行规律和安全机理，围绕新能源开发利用的各个环节，在电网方面，突破高电压等级柔性输电、直流电网、大容量海底电缆、超导输电等先进输电和新一代智能电网技术，大幅提升电网资源配置能力、平衡调节能力和安全稳定控制能力;在电源方面，综合运用材料、信息通信、高端电工装备等先进技术，使得各类电源能够自动采集、智能分析与灵活控制，实现大规模新能源的智能发电与友好并网;在负荷方面，应用智能电能表、用电信息采集系统、合同能源管理、电网与用户双向互动服务技术，改进用电方式、提高终端电能利用效率。

精准设计机制。近期，推动出台实施新能源补贴退坡机制，完善电能替代财政补贴和税收优惠政策，增强新能源发电与电能替代价格竞争力水平。中远期，重点推动全国统一电力市场建设，完善配套政策法律体系，健全能源市场体系，以科学合理的价格机制引导再电气化进程有序推进。

总的来看，未来再电气化进程将势不可挡，这既是构建中国能源互联网的内在要求，更是实现能源转型的战略路径。未来我国电气化水平将呈现持续较快增长态势，超越全球平均水平，并在国际上成为引领者。